CC BY
17
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 2(47), 2018 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_47
УДК 666.3
ОБЖИГОВЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ _МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ_
Скрипникова Нелли Карповна,
докт. техн. наук, профессор, Семеновых Марк Андреевич, магистрант, Волокитин Олег Геннадьевич,
док. техн. наук, профессор, Томский государственный архитектурно-строительный университет
Представлены результаты исследования по использованию отходов металлургической промышленности в виде шлаков в составе шихты для получения строительных керамических материалов. Образцы, получаемые с использованием отходов металлургической промышленности в виде шламов, обеспечивают марку кирпича до М400. Установлено, что использование шлама целесообразно в качестве замены глинистому сырью в количестве до 50 %.
Ключевые слова: отходы металлургической промышленности, прочность, керамический кирпич, фазовый анализ, технологические характеристики, сырье.
Керамические стеновые материалы не только не утратили своего значения, но и продолжают оставаться наиболее привлекательным строительным и отделочным материалом.
В настоящее время существует проблема использования низкокачественного сырья, что снижает физико-механические характеристики получаемой продукции [1]. С целью экономии и замещения глинистого сырья предлагается использование металлургических отходов промышленного производства. В частности, в данной работе используемым отходом будет шлам доменный компании АО «ЕВРАЗ».
Шлам доменный представляет собой каменистую массу, побочный продукт, образующийся при производстве чугуна [2].
Для использования данного отхода необходимо провести исследования технологических характеристик используемых сырьевых материалов и физико-химические исследования полученного изделия [3-6].
Сырье было изучено на предмет технологических свойств, такие как пластичность, формовочные свойства и поведение при сушке и обжиге.
Пластические свойства оценивались числом пластичности по методу Аттерберга. Доменный шлам, по результатам исследований является непластичным сырьем, так как не образует пластичного теста.
Формовочные свойства исследуемых смесей оценивались величинами полного водосодержания и водозатворяемости.
Результатами испытаний на формовочные свойства и связность представлены в табл. 1.
Таблица 1.
Формовочные свойства исследуемых проб
Отход Полное водосодержание ^отн.) % Водозатворяемость (^або.) %
Шлам доменный 19,6 24,3
Из полученных данных можно сделать вывод о том, что доменный шлам является материалом, подходящим в качестве замены глиняного сырья, так как основные формовочные характеристики являются допустимыми или сравнимыми с глинистыми материалами.
Сушильные свойства исследуемых масс оценивались воздушной усадкой. Эта величина оказалась равной 6,7%.
Еще одним важным технологическим показателем является потеря массы при прокаливании. Результаты исследования чистого доменного шлама приведены в табл. 2.
Таблица 2
Потери массы при прокаливании доменного шлама_
Отход Потери массы при прокаливании, %, при температуре
800°С 900°С 1000°С
Шлам доменный 27,0 28,2 28,6
48
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #2 (47), 2018\ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Потери по массе составляют 27-28,6%, это говорит о том, что в состав доменного шлама входят компоненты, которые при указанных температурах выгорают. Такими компонентами являются угле-родсодержащие соединения. Данное предположение подтверждается результатами рентгенофазо-вого анализа.
Рентгенофазовый анализ показал, что доменный шлам представлен следующими фазами: угле-родсодержащие соединения железосодержащие, небольшое количество карбонатов кальция и аморфной стеклофазы. Кроме того, в составе имеются силикатсодержащие соединения, такие как силикаты кальция, гидросиликаты кальция, гидросиликаты железа и кальцит.
Подбор составов для изготовления лабораторных образцов керамического кирпича осуществляли исходя из его физико-механических характеристик.
В исследованиях использовать следующие составы: 1) 90% глины, 10% шлама; 2) 80% глина, 20% шлама; 3) 50% глины, 50% шлама.
Процесс получения лабораторных образцов производили методом полусухого формования.
После проведения всех технологических операций по изготовлению образцов, проводились физико-механические исследования, такие как плотность, водопоглощение, прочность при сжатии.
На рисунке 1 представлены результаты определения прочности при сжатии и водопоглощения, из которого следует, что водопоглощение образцов, содержащих 10% доменного шлама в исходном сырье, составляет 15%, дальнейшее увеличение отхода в сырье приводит к возрастанию водопогло-щения.
Плотность образцов, изготовленных из 100% глины составила 2100 кг/м3, образцов с добавлением отхода 10% - 1905 кг/м3, 20% - 1847 кг/м3, 50% - 1820.
Исследования полученных образцов на прочность при сжатии показали следующие результаты: введение в состав глинистого материала 10-20% доменного шлама позволяет получать изделия с прочностью от 38 до 34 МПа, что является достаточно эффективным показателем.
100% 90% 80% 50% ■ Прочность, Мпа Во до поглощение, %
Рисунок 1. Сравнительный график физико-механических показателей.
Для исследования физико-химических процессов был использован рентгенофазовый анализ полученных образцов. Рентгенограммы показали, что пики, характерные углеродсодержащим соединениям в исходном сырье исчезают, способствуя образованию анартитоподобных соединений с межплоскостным расстоянием d = 3.22 А; 2.82 А.
Подводя итоги представленных исследований, можно утверждать:
- для получения керамического кирпича марки М200-400 целесообразно использовать отходы металлургического производства в виде шлама в количестве 50% от всей массы сырья;
- рентгенофазовым анализом установлено, что после обжига образуются анартитоподобные соединения, обеспечивающие прочностные характеристики изделия.
Результаты исследований предлагается применять при использовании отходов металлургических предприятий для получения обжиговых строительных материалов.
Библиографический список
1. Fired clay bricks manufactured by adding wastes as sustainable construction material — A review
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 2(47), 2018 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
49
/ P. Muñoz Velasco et al. // Construction and Building Materials. 2014. Vol. 63. P. 97-107.
2. Использование отходов обогащения руд для получения строительной керамики с повышенными физико-техническими свойствами / Суворова О.В., Макаров Д.В., Кумарова В.А., Некипелов Д.А. // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2017. № 14. С. 263-266.
3. Стеновые керамические материалы матричной структуры на основе неспекающегося малопластичного техногенного и природного сырья / Стол-боушкин А. Ю. // Новосибирск, 2014. С. 365.
4. Zhang L. Production of bricks from waste materials — A review // Construction and Building Materials. 2013. Ш. 47. P. 643-655.
УДК 621.383
5. Обжиговые строительные материалы с использованием отходов нефтедобывающей промышленности / Сабитов Е.Е., Скрипникова Н.К., Литвинова В.А., Волокитин Г.Г., Луценко А.В. // Актуальные проблемы современности. 2017. № 1 (15). С. 154-159.
6. Строительные материалы с использованием золошлаковых отходов / Скрипникова Н.К., Литвинова В.А., Волокитин Г.Г., Юрьев И.Ю., Луценко А.В., Волокитин О.Г., Семеновых М.А. // В сборнике: Современные тенденции развития науки и производства V Международная научно-практическая конференция: в 2-х томах. Западно-Сибирский научный центр. 2017. С. 342-346.
ОБОСНОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СОЛНЕЧНОЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПАСТБИЩНЫХ ХОЗЯЙСТВ _ТУРКМЕНИСТАНА_
Д.ф-м.н. Я.Чарыев, К.Ходжанепесов, д.с.х.н. А.Пенджиев*
ТГИТиС, *-ТГИАС. Туркменистан, г. Ашхабад
Аннотация. В статье кратко рассматривается исследования, обоснования энергетических параметров и перспективы использование солнечной фотоэлектрической установки в Туркменистане, которые могут сыграть значительную роль и способствовать механизму чистого развития, сохранению экологии, сбережению энергоресурсов и, в конечном счете росту экономики, улучшение социально-экономических и бытовых условий пастбищных хозяйств.
Результаты проделанного анализа метеорологических характеристик пастбищ подтверждают о возможности использования солнечной фотоэлектрической станции на Юго-Восточных Каракумах. Они могут применены при строительстве других объектов, сооружений; исследованные энергетические потенциалы (валовые, технические, экономические, экологические) и приведенные расчеты Юго-Восточных Каракумов дают возможность составление технико-экономического обоснования (ТЭО) для развития солнечной энергетики в этом регионе; разработанные, созданные и исследованные фотоэлектрическая установка нового поколения для чабанских хозяйств Туркменистана дают возможность создания мобильной станций, улучшит эколого-экономические и социально-бытовые условия жизни населения, содействует интенсификации производства пастбищных комплексов в Туркменистане.
Ключевые слова: солнечная энергия, энергетический потенциал, энергообеспечение, экология, энергосбережение, пастбища, Юго-восточные Каракумы, Туркменистан.
JUSTIFICATION OF THE ENERGY PARAMETERS OF A SOLAR PHOTOVOLTAIC SYSTEM FOR PASTURE FARMS IN TURKMENISTAN
Doctor of physico-mathematics Y.Charyev, K.Hojanepesov, M.Goshjanova,
doctor of agriculture A.Pendzhiev Turkmenistan State Institute of Transport and Communications, *-Turkmenistan State Architectural and Construction Institute
Turkmenistan, st. Ashgabat
Abstract. The purpose and problems of dissertational work: Researches, a substantiation of power parametres and prospect use of solar photo-electric installation in Southeast Kara Kum which can play a considerable role and promote the mechanism of pure development, ecology preservation, savings of power resources and, finally to economy growth, improvement social and economic and a conditions of life of pasturable economy.
In a course of carrying out research other results for development of a national economy of Turkmenistan are also received.
Practical value of work: the results of analysis of meteorological characteristics of pastures also confirms the possibility of use of solar photo-electric station on Southeast Kara Kum. They can be applied at building of other objects, constructions; the investigated energy potentials (total, technical, economic, ecological) and the resulted calculations of Southeast Kara Kum give the chance drawing up of the feasibility report for development of solar power in this region; developed, created and investigated photo-electric installation of new generation for sheepherder' s economy of Turkmenistan gives the chance for creation of mobile stations, improves ecological and
